Wetenschappers van het Tokyo Institute of Technology verifiëren experimenteel het bestaan ​​van exotische oppervlaktegeleidingstoestanden in topologische halfmetalen (TSM's), materialen die op de grens tussen geleiders en isolatoren liggen, door spanningsscans van deze oppervlaktetoestanden uit te voeren op een dunne-filmmonster van een TSM. De bevindingen kunnen de weg effenen voor toekomstige studie en exploitatie van dergelijke geleidingstoestanden bij het realiseren van nieuwe kwantumtransportverschijnselen.

We zijn waarschijnlijk allemaal bekend met het idee van geleiders en isolatoren. Maar hoe zou je een materiaal noemen dat aan de oppervlakte kan geleiden, maar aan de binnenkant isoleert? Natuurkundigen noemen het een "topologische isolator" (TI), een term die het geometrische aspect van zijn vreemde geleidingsgedrag benadrukt. Nog vreemder dan TI's zijn "topologische halfmetalen" (TSM's) - bizarre materialen die de grens overschrijden tussen metalen (geleiders) en isolatoren.

Hoewel TI's dankzij hun ongebruikelijke eigenschappen praktische toepassingen hebben gevonden, met name in geavanceerde opto-elektronische apparaten, zijn TSM's nog steeds grotendeels een nieuwsgierigheid onder materiaalwetenschappers. “In TI's kunnen de oppervlaktegeleidingstoestanden worden geïsoleerd van de bulkisolatietoestanden, terwijl in typische TSM's, zoals Dirac- en Weyl-halfmetalen, de bulk- en oppervlaktetoestanden elkaar raken op punten die 'Weyl-knooppunten' worden genoemd, wat leidt tot een wisselwerking tussen hen, ”Legt Associate Professor Masaki Uchida uit van het Tokyo Institute of Technology, Japan, wiens onderzoek zich richt op topologische materialen.

Volgens theoretische voorspellingen is een interessant gevolg van een dergelijk samenspel de vorming van een gekoppeld paar elektronische "Weyl-banen" onder een magnetisch veld op tegenoverliggende oppervlakken van een TSM, wat kan leiden tot een nieuw 2D-kwantumtransport. De experimentele verificatie van Weyl-banen is tot nu toe echter een uitdaging gebleven vanwege het schijnbare gebrek aan een unieke handtekening. Nu zou een nieuwe studie door een team van wetenschappers uit Japan, geleid door Dr. Uchida, dat allemaal kunnen veranderen.

Gepubliceerd in Nature Communicationsricht de studie zich op de unieke ruimtelijke verdeling van de Weyl-banen. Specifiek hebben wetenschappers een mapping uitgevoerd van de Weyl-baan "Quantum Hall" (QH) -toestanden onder invloed van elektrische spanningen aangebracht op het boven- en onderoppervlak van een TSM-monster bestaande uit een 75 nm dikke film van (Cd1-xZnx) 3 As2. "De belangrijkste observatie om de Weyl-baan te onderscheiden van een TI-achtige baan is de reactie van het oppervlaktetransport op elektrische velden die worden toegepast in een configuratie met een apparaat met dubbele poort", zegt Dr. Uchida.

Wetenschappers begonnen met het bestuderen van de magnetische veldafhankelijkheid van filmweerstand bij nul-poortspanningen bij een temperatuur van 3K (? 270 ° C) en zorgden ervoor dat de film dik genoeg was om de Weyl-banen te laten vormen. Aanvankelijk domineerde bulktransport de geleiding vanwege een hoge elektronendichtheid. Toen wetenschappers echter de elektronen leegmaakten door poortspanningen toe te passen, werden oppervlaktetransport en de evolutie ervan naar QH-toestanden prominenter.

Vervolgens bestudeerden de wetenschappers de invloed van poortspanningsscans op deze QH-toestanden in aanwezigheid van een sterk magnetisch veld en observeerden ze een eigenaardig gestreept patroon in de in kaart gebrachte toestanden als gevolg van een modulatie in hun elektronendichtheid, wat de aanwezigheid suggereert van een gekoppeld Weyl-baanpaar. !

Het onderzoeksteam is enthousiast over deze bevinding. Een opgewonden Dr. Uchida concludeert: "Ons werk dat de rol van de unieke distributie van Weyl-banen in kwantumtransport onthult, kan deuren openen voor het vinden van verschillende exotische fenomenen voor oppervlaktetransport in TSM's en deze te beheersen via externe velden en interface-engineering."

De jacht op deze nieuwe kwantumfenomenen is begonnen, en nieuwe en opwindende ontdekkingen staan ​​voor de deur!

###

Coinsmart. Beste Bitcoin-beurs in Europa
Bron: https://bioengineer.org/unordinary-semimetal-shows-evidence-of-unique-surface-conduction-states/